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文档简介

1、土的剪切试验:室内试验有直剪,三轴压缩、无侧限抗压等方法,室外试验主要是十字板剪切试验(1) 快剪(q)与不排水剪(uu)快剪与不排水剪用于模拟土体来不及固结排水就较快加载以至剪切破坏的 情况。但由于直剪仪不能有效地控制排水条件,直剪的快剪试验与三轴剪的不排水剪试验结果并不完全相同,其差别主要取决于土样的透水性强弱。 对于透水性很强的砂土 ,直剪的快剪可以相当于三轴剪的排水剪;而对于透水性很弱的黏土 ,2 种试验的结果相近。近年来 ,由于房屋建筑施工周期短 ,结构荷载增长速度快 ,地基稳 定性验算一般应采用快剪或不排水剪指标;验算斜坡稳定性时 ,若土体排水条件差、透水性较弱,也应采用快剪或不排

2、水剪指标。(2) 固结快剪(cq)与固结不排水剪(cu)固结快剪与固结不排水剪试验用于模拟土体在自重或正常荷载 下已充分固结 ,而后荷载突然增加的情况。 固结快剪与固结不排水剪试验的结果是否一致同样取决于土体的 渗透性大小。 对于砂土 ,直剪仪的固结快剪相当于三轴排水剪。 在实际工程中 ,当建筑物在施工期间已排水固 结,但竣工后有大量或突发活载施于其上时,可以采用固结快剪或固结不排水剪强度指标。(3) 慢剪 (s) 与排水剪 (cd) 慢剪与排水剪试验 用于模拟土体充分固结后才开始缓慢施加荷载的情况。由 于慢剪及排水剪试验中孔隙水压力u始终为零,即总应力等于有效应力,强度指标©s、c

3、s与©d cd 一致,可近似替代有效应力强度指标c ,即© s© d©' , cs - c。铛土体透水性较强、排水条件良好、建筑施工速度较慢时 ,可采用慢剪或排水剪试验的强度指标。抗剪指标试验方法的针对性三轴试验:uu 实验-适用于渗透系数小的土体,施工进度快,在施工期无排水固结;cu 实验-适用于在一定压力条件下,已固结排水土体,但应力增加时不排水;cd 实验-适用于排水条件良好的土体,施工进度慢,在施工期不产生孔隙水压力不固结不排水剪( uu 试验) 试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都不允许 排水,即从开始加压直至试

4、样剪坏,土中的含水量始终保持不变,孔隙水压力也不会消散。这种试验方法 所对应的实际工程条件相当于饱和软粘土中快速加荷时的应力状况。固结不排水剪( cu 试验) 在施加周围压力 s3 时,将排水阀门打开,允许试样充分排水,待固结稳定后 关闭排水阀门,然后再施加偏应力,使试样在不排水的条件下剪切破坏。在剪切过程中, 试样没有任何体积变形。若要在受剪过程中量测孔隙水压力,则要打开试样与孔隙水压力量测系统间的管路阀门。cu 试验得到的抗剪强度指标适用的实际工程条件为一般正常固结土层在工程竣工或在使用阶段受到大量、快速 的活荷载或新增荷载的作用下所对应的受力情况,在实际工程中经常采用这种试验方法。固结排

5、水剪 (cd 试验) 在施加周围压力及随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都将排水阀门打开, 并给予充分的时间让试样中的孔隙水压力能够完全消散。 cd 试验得到的抗剪强度指标适用于永久性边坡 受力状况分析。直剪试验他是测定总抗剪强度指标的一种方法,此方法适用于沙土及渗透系数小于1 0-6次方( cm/s )的粘性土,不适于测定软土的不排水剪强度。这类指标在工程上用于土体稳定的总应力分析法。快剪试验 是在对试样施加竖向压力后,立即以 0.8 mm/min 的剪切速率快速施加水剪应力使试样剪切破坏。 一般从加荷到土样剪坏只用35min。由于剪切速率较快,可认为对于渗透系数小于10 6 cm/s的

6、粘性土在剪切过程中试样没有排水固结,近似模拟了 “不排水剪切 ”过程,得到的抗剪强度指标用 cq, jq 表示 固结快剪 是在对试样施加竖向压力后,让试样充分排水固结,待沉降稳定后,再0.8 mm/min 的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪试验近似模拟了 “固结不排水剪切 ”过程,它也只适用于渗 透系数小于 10 6 cm/s 的粘性土,得到的抗剪强度指标用 ccq, jcq 表示。 慢剪试样是在对试样施加竖向压力后,让试样充分排水固结,待沉降稳定后,以小于0.02 mm/min 的剪切速率施加水平剪应力直至试样剪切破坏,使试样在受剪过程中一直充分排水和产生体积变形,模拟了“

7、固结排水剪切”过程,得到的抗剪强度指标用cs , js表示。工程上抗剪指标的选用(试验方法的针对性)1、工程类别:位于饱和粘性土上的结构或填方基础需要解决问题:短期稳定;长期稳定 强度指标:短期稳定-总应力法(uu),长期稳定 - 有效应力法( cu );2、工程类别:位于部分饱和砂,或粉质砂土的基础 需要解决问题:短期、长期稳定 强度指标:短期、长期稳定 -有效应力法( cu 或 cd);3、工程类别:无支撑开挖地下水位以下的紧密粘性土需要解决问题:快速开挖时的稳定性;长期稳定性强度指标:快速开挖时的稳定性-总应力法(uu);长期稳定 - 有效应力法( cu 或 cd );4 、工程类别:有

8、支撑开挖粘性土地基 需要解决问题:抗挖方底部隆起 强度指标:总应力法( uu);5、工程类别:天然边坡 u)需要解决问题:长期稳定性 强度指标:有效应力法( cu 或 cd);6、工程类别:挡土结构物的土压力 需要解决问题:估计挖方式的总压力估计长期土压力强度指标:估计挖方式的总压力-总应力法(uu);估计长期土压力 有效应力法( cu 或 cd);7、工程类别:不透水土坝需要解决问题:施工期或完工后的短期稳定 稳定渗流期的长期稳定; 水位骤降时的稳定性强度指标:施工期或完工后的短期稳定-有效应力法(uu或cu); 稳定渗流期的长期稳定 有效应力法( cd 或 cu); 水位骤降时的稳定性 有

9、效应力法(cd或cu);8 、工程类别:透水土坝需要解决问题:施工期或完工后的短期稳定 稳定渗流期的长期稳定; 水位骤降时的稳定性强度指标:施工期或完工后的短期稳定-有效应力法(cu); 稳定渗流期的长期稳定 有效应力法( cu); 水位骤降时的稳定性 有效应力法( cu);9、工程类别:开挖坚硬的裂隙粘土和风化粘土需要解决问题:短期稳定长期稳定;强度指标:短期稳定-总应力法(uu);长期稳定 有效应力法( cu 或 cd);施工期间用直剪,正常运行期用慢剪,水位回落期用固快。这些都是勘察做在前。对于水库质检,我 认为用总应力法时还是用直接而不是固快。正常运行时用有效应力法用慢剪指标。 剪切试

10、验要模拟施工现场的工况,当现场施工速度快,又遇到排水不畅的饱和年土层时要用快剪;当施工 速度慢,又遇到夹砂层时可以采用慢剪我们在具体应用时,设计基坑时是这样采用的:地下水位以上的土层重度取天然重度,c、计算值取固结快剪指标;地下水位以下的土层取饱和重度,c、计算值取三轴试验固结不排水指标,并按水土分算。有效应力强度指标 用有效应力法及相应指标进行计算, 概念明确,指标稳定,是一种比较合理的分析方法, 只要能比较准确地确定孔隙水压力, 则应该推荐采用有效应力强度指标。 当土中的孔隙水压力能通过实验、 计算或其它方法加以确定时,宜采用有效应力法。有效应力强度指标可用三轴排水剪或三轴固结不排水剪 (

11、测孔隙水压力)测定。不固结不排水剪指标 土样进行不固结不排水剪切时,所施加的外力将全部由孔隙水压力承担,土样完全保 持初始的有效应力状况,所测得的强度即为土的天然强度。在对可能发生快速加荷的正常固结粘性土上的 路堤进行短期稳定分析时,可采用不固结不排水的强度指标;对于土层较厚、渗透性较小、施工速度较快 工程的施工期或竣工时,分析也可采用不固结不排水剪的强度指标。固结不排水剪指标 土样进行固结不排水剪试验时,周围固结压力 s3 将全部转化为有效应力 ,而施加的偏应 力将产生孔隙水压力。在对土层较薄、渗透性较大、施工速度较慢的工程进行分析时,可采用固结不排水 剪的强度指标。对于具体的工程问题,如何

12、合理确定土的抗剪强度指标取决于工程问题的性质。一般认为,地基的长 期稳定性或长期承载力问题,宜采用三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标,以有效应力法进行分析;而饱和软粘土地基的短期稳定性或短期承载力问题,宜采用三轴不固结不排水试验的强度指标,以总应力法进行分析。对于一般工程问题,如果对实际工程土体中的孔隙水压力的估计把握不大或缺乏这方面的数据,则可采用总应力强度指标以总应力法进行分析,分析时所需的总应力强度指标,应根据实际工程的具体情况,选择与现场土体受剪时的固结和排水条件最接近的试验方法进行测定。例如,若建筑物施工速度较快,而地基土土层较厚、透水性低且排水条件不良时,可采用三轴不固结不排

13、水试验 (或直剪仪快剪试验 )的结果;如果施工速度较慢,地基土土层较薄、透水性较大且排水条件良好时, 可采用三轴固结排水试验 (或直剪仪慢剪试验 ) 的结果;如果介于以上两种情况之间,可采用三轴固结不排 水试验 (或直剪仪固结快剪 )的结果。首先要根据工程问题的性质确定三种不同排水的试验条件,进而决定采用总应力或有效应力的度指标,然后选择室内或现场的试验方法。一般认为,由三轴固结不排水试验确定的有效应力c和屮宜用于分析地基的长期稳定性(例如土坡的长期稳定性分析,估计挡土结构物长期土压力、位于软土地基上结构 物的长期稳定分析等) ;而对于饱和粘土的短期稳定性问题,则宜采用不固结不排水试验的强度指标 c ,即屮=0 ,以总应力法进行分析。一般工程问题多采用总应力法分析,其指标和测试方法的选择大致

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